Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2016 vyšlo tiskem
7. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 6. 1. 2017. 

Téma: Měření, měřicí přístroje a měřicí technika; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu (2. část – dokončení)

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

CELLWATCH – systém sledování baterií

číslo 10/2004

elektrochemické zdroje napětí, UPS

CELLWATCH – systém sledování baterií

Ing. Milan Egart,
PRONIX s. r. o.

Firma PRONIX s. r. o. se již deset let specializuje na zdroje záložního napájení (UPS, DC a motorgenerátory). V letošním roce přichází na trh se sadou netradičních produktů a služeb, které vyřeší jakýkoliv problém v oblasti záložních systémů UPS a DC, monitorování baterií, kompenzace atd.

Systém CELLWATCH

Jedním z úkolů, které firma v letošním roce řešila, je implementace produktu CELLWATCH, jenž dokáže dopředu a přesně označit vznikající problém u baterie, navíc s velkým předstihem zjistit případnou havárii záložního systému. CELLWATCH je špičkový monitorovací systém baterií, hojně využívaný zejména bankovními institucemi (ve Velké Británii). Dále ho využívají armády NATO, velké elektrárenské a elektrorozvodné společnosti v Evropě apod.

Obr. 1

Systém CELLWATCH je ojedinělý svou modulární architekturou, měřenými veličinami a zejména špičkovým propracovaným a uživatelsky příjemným softwarem. Cena tohoto produktu je srovnatelná s jednou sadou kvalitních baterií pro UPS – tedy v porovnání s „ušetřenými„ ztrátami nízká. Zmiňovaný systém umožňuje vykonávat plnou kontrolu nad bateriovým systémem, dokáže předvídat a hlavně přesně lokalizovat již vznikající problém. Tím poskytuje dostatečně dlouhou časovou rezervu potřebnou k přípravě případného zásahu. Rovněž dává možnost přesně kontrolovat kvalitu práce organizace zajišťující servis, čímž odpadají nejasnosti a dohady typu: „…baterie odešly, protože tady byla vysoká teplota„. Způsob, jakým se záložní zdroj (UPS nebo DC) k bateriím chová (např. zda je dobře nastaveno dobíjení apod.), je, bohužel, z praxe dostatečně známý.

Lze namítnout, že monitorovací systémy baterií nabízí více výrobců – i za podstatně nižší ceny, ale srovnávání těchto produktů musí být reálné: doposud dostupné monitorovací systémy měří pouze napětí na jednotlivých bateriích, kvalitnější výrobky měří i proud při vybíjení a dobíjení. To znamená, že vnitřní odpor baterie je znám až v okamžiku, kdy systém přechází na režim práce z baterií – ale to už je většinou pozdě, protože na servisní úkon už není čas.

Monitorovací systém CELLWATCH měří napětí a proudy ve všech bateriích. Jedinečný je tento systém především svou schopností měřit vnitřní odpor baterií v době, kdy záložní zdroj z baterií žádný proud neodebírá nebo nedodává, ve standardním udržovacím režimu, tj. při provozu baterií po 99,9ěrovány a je možné je porovnávat v ojedinělém softwarovém prostředí plně podporovaném běžnými operačními systémy.

Sledování baterií

Uveďme případ, kdy UPS byla dodána renomovaným dodavatelem a prokázala svou spolehlivost ve všech testech (baterie byly před krátkou dobou manuálně testovány – článek po článku – všechno je v pořádku…). Ale co když jedna z baterií přestane fungovat? Dokonce i u baterií nedávno testovaných se mohou objevit slabé články, které zapříčiní vážné zhoršení celého bateriového systému v extrémně krátké době. Výpadek jednoho článku může podstatně ovlivnit výkon celého řetězu baterií, což může mít nepříjemné následky.

Obr. 2

Pravidelné zkoušení a manuální prohlížení baterií je potřebné a správné, ale zjistí stav baterie pouze v jednom časovém úseku. V důležitých aplikacích a provozech se s žádnou chybou (a následným výpadkem) nekalkuluje. Jedinou bezpečnou cestou tedy je instalovat systém, který bude baterie sledovat nepřetržitě a případné komplikace bude předvídat.

Systém ho bateriového systému a jednotlivých článků 24 hodin denně (pozn.: je možné jej použít pro monitorování jednotlivých článků pouze v případě, že je to umožněno konstrukčním uspořádáním baterie). Tím jsou všechny problémy, které by mohly nastat zjištěny již před tím, než jejich následky způsobí závadu. Údaje jsou soustřeďovány a zaznamenány monitorovacím systémem, jenž pracuje nepřetržitě. CELLWATCH sleduje celkové napětí, okolní teplotu, protékající proudy, vybíjecí proudy, vnitřní odpor a teplotu jednotlivých baterií, napětí baterie a vybíjecí čas.

CELLWATCH nabízí přehledně uspořádané údaje o stavu baterií i záruku, že bateriový systém je vždy připraven dodávat požadovanou elektrickou energii. Uspořádání závisí na systémech UPS, chránících před potížemi s napětím, ale pro vykonávání své základní funkce zálohování UPS závisí na bateriích. Systém CELLWATCH znamená větší spolehlivost, je konečným a rozhodujícím článkem v řetězu ochrany a zároveň posledním článkem v obraně proti kritickým ztrátám napětí.

Systém sledování baterií se skládá ze tří hlavních částí:

  • monitorovací jednotky baterií – BMU,
  • kontrolní jednotky – CU,
  • modulu sbírajícího údaje – DCM.
Obr. 3

Monitorovací jednotka baterií (BMU – Battery Monitoring Unit) je standardní notebook, který kontroluje všechny sledované procesy. Instalovaný software nepřetržitě monitoruje všechny části bateriového systému a informace zobrazuje v grafické podobě. Získaná data jsou ukládána na disk a mohou být kdykoliv analyzována grafickými funkcemi v programu CELLWATCH. Veškerá data jsou dosažitelná po telefonní lince nebo lince LAN. Jednou monitorovací jednotkou lze kontrolovat maximálně 31 kontrolních jednotek (CU). Počítač je umístěn v ocelové skříni, jejíž dvířka jsou z organického skla.

Kontrolní jednotka (CU – Control Unit) je jednotka, která s využitím optického kabelu sleduje moduly sbírající údaje (délka kabelu max. 50 m), jež prostřednictvím sériové sběrnice RS-485 (max. vzdálenost 300 m) posílá do monitorovací jednotky. Na každou kontrolní jednotku mohou být připojeny až čtyři proudové senzory a čtyři teplotní sondy. Provozní teplota okolí může být od 0 do 50 °C. Kontrolní jednotka je instalována v ocelové skříňce, která je těsně uzavřena.

Moduly sbírající údaje (DCM – Data Collection Module) jsou programovatelné přístroje, které měří napětí a vnitřní odpor v rozmezí od 0 do 60 V a od 0,25 do 39 m. Mohou měřit parametry čtyř baterií (od 2 do 12 V), jež jsou neustále zapojeny. K jedné kontrolní jednotce může být v sérii zapojeno 254 modulů sbírajících údaje. Pro zajištění spolehlivosti a z bezpečnostních důvodů je sériové zapojení optickým kabelem.

Jednoduchý, intuitivní a spolehlivý systém CELLWATCH zaručuje, že nejdůležitější část zálohovací strategie je bezpečná a připravená.

Výhody:

  • automatické testování bez odpojení,
  • souvislé sledování vybíjecího proudu,
  • přesné sledování stavu výkonových, napěťových a proudových parametrů,
  • analyzování a přesné označení vadné baterie,
  • software, jasně ukazující výsledky testů a alarmové stavy,
  • provoz 24 hodin denně,
  • možnost dodat zařízení bez ohledu na velikost nebo uspořádání,
  • možnost dálkového řízení pomocí LAN, WAN nebo modemu,
  • prostředek pro snižování provozních nákladů a omezování počtu servisních zásahů,
  • podrobný přehled historických údajů,
  • aktivní řídicí nástroj pro předvídání výměny baterií.

Základní charakteristika

Vzhled
Systém CELLWATCH je navržen v modulárním provedení: pro každé čtyři baterie jeden modul, který sbírá údaje. Pro 254 modulů sbírajících údaje je jedna sériová kontrolní jednotka, pro 31 kontrolních jednotek jedna monitorovací jednotka baterií.

Instalace
Instalace systému CELLWATCH je nenáročná: optickým kabelem se připojuje několik modulů sbírajících údaje (nejsou zapotřebí tradiční složité systémy). Moduly sbírající údaje jsou lehké, připevňují se přímo na baterie nebo na okolní police.

Programové vybavení
Software je navržen v systému plug and play, což znamená bezproblémovou instalaci a provoz. Nastavit a uspořádat systém je možné v OS Windows ovladače. Baterie jsou testovány plánovitě a hlášení o možných poruchách lze snadno vyhodnotit. Díky flexibilitě softwaru je možné navolit vlastní nejvhodnější typy chybových signálů a četnost kontrol.

Řízení
CELLWATCH je řízen počítačem IBM (notebookem) s vlastní záložní baterií. Okamžitě po spuštění počítače začíná pracovat software pro měření a analýzu na pečlivé kontrole baterie. Je-li počítač uživatele připojen do sítě, může dokonce plně automaticky nastartovat a pracovat. Poté, bez jakýchkoliv jiných aplikací běžících na PC, jsou baterie uživatele sledovány tímto jednoúčelovým zařízením. Proudy a teploty jsou měřeny tisíckrát denně. Napětí jsou měřena až 24krát denně na každém článku (baterii), což může znamenat až tři čtvrtě milionu měření. Vnitřní odpor je měřen každých šest nebo dvanáct hodin tak, aby mezi jednotlivými testováními neunikla žádná událost.

Data, získaná trvalým sledováním článků (baterií), jsou ukládána na pevný disk – HDD (mohou být dosažitelná ze vzdáleného počítače), navíc jsou k dispozici v přehledné grafické podobě na vestavěném počítači (notebooku) kdykoliv během dne. Na konci dne jsou všechna data zprůměrována a uložena jako soubor na pevný disk pro lokální nebo vzdálenou kontrolu, stejně jako historické trendy, a tak je možné sledovat, co se stalo, a předem určit, co se pravděpodobně může přihodit v budoucnu.

Testy
Automatický elektronický systém sledování baterií je používán k vyplnění mezidobí mezi čtvrtletními nebo pololetními návštěvami technika. Dokonce může ještě snížit frekvenci těchto kontrol. Kritické testy vykonávané jednou či dvakrát týdně mohou být také nehospodárné. Uvedený systém podrobně zkoumá všechny parametry baterií více než jednou denně a to tak, aby nic neuniklo ani mezi jednotlivými měřeními. Jestliže se objeví údaj značící vznikající problém ohledně baterií (např. teplotní alarm, nebo že se baterie vybíjí), uživatel je upozorněn a sledování pokračuje do doby, než krize pomine.

Automatické sledování vybíjení
Nejlepším způsobem testování baterie je její použití. Dojde-li k poruše napájení datového centra, je většinou málo pravděpodobné, že obsluha bude právě přítomna. Proto systém CELLWATCH automaticky měří výkon každého článku v každé baterii při vybíjení a automaticky určuje nejlepší a nejhorší články. Později je možné tyto informace porovnat s informacemi o ostatních článcích systému a podle toho sestavit vlastní plán údržby.

Pevné připojení
Pro provoz systému CELLWATCH není nutné žádné napájení DC vysokým napětím, žádné dlouhé kabely, žádná spínací relé (s výjimkou čtyř relé pro chybová hlášení pro jednodušší připojení). Stačí přidat optické rozhraní pro bezpečnost a Windows 98/ME. Program Cellwatch pro monitorování a reporty pracuje v prostředí Windows 98, snadno se ho lze naučit a snadno se používá.

Firma NDSL vyrábí produkty pro monitorování baterií již více než deset let. Po jednoduchém monitorovacím systému SMARTPOWER, který se na trhu osvědčil při kontrole zdrojů (armáda a námořnictvo), následuje modulární systém CELLWATCH. Tento systém, jenž byl přijat a kladně hodnocen prudce se rozvíjejícím odvětvím IT a telekomunikačním průmyslem, chrání data po celém světě.

Společnost PRONIX s. r. o. nabízí v podobě systému CELLWATCH unikátní možnost, jak vyřešit v oblasti zálohování dat jejich bezpečnost.

PRONIX s. r. o.
U Libeňského pivovaru 2015/10
180 00 Praha 8
tel.: 284 810 258
fax: 266 314 117
e-mail: pronix@pronix.cz
http://www.pronix.cz